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Thema: Modalanalyse Zwangsbedingungen (3959 mal gelesen)
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BengtBengtson Mitglied Maschinenwesen
Beiträge: 18 Registriert: 04.11.2011 Ansys Academic 12.1
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erstellt am: 30. Mrz. 2012 13:51 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo Ich untersuche zur Zeit die Einflüsse verschiedener Zwangsbedingungen auf Eigenfrequenzen und Eigenvektoren eines Getriebegehäuses in Ansys mechanical. Die Zwangsbedingungen verbinden die Knoten in der Mitte der Lagerbohrung mit denen auf dem Bohrungsrand, um das Gehäuse später in eine MKS Umgebung einbauen zu können. Einige Zwangsbedingungen, wie z.B. Rigid Regions (cerig Befehl), MPC184 oder Beam188 funktionieren sehr gut. Das Problem ist: Zwangsbedingungen mit Link180 oder Combin14 Elementen führen zu offensichtlich falschen Ergebnissen (die ersten 15 Eigenfrequenzen sind kleiner als 10Hz, sollten aber deutlich über 300Hz liegen) und es kommt zu komischen Verformungserscheinungen (siehe Bild) Es kommt aber zu keinen Warnungen oder Fehlermeldungen während der Solution, oder dem Preprocessing. Die Berechnungen dauern sehr lange, weil sehr viele Iterationsschritte berechnet werden. Im Ansys Output Window erscheint dann eine lange Liste von: Iteration = 66 Number of eigenvalues converged= 15 wall= 44.3 . . . Ich benutze in allen Fällen den LanczosPCG solver. Ein verändern der Federsteifigkeit (Combin14) oder des E-Moduls (link180) bringen keine Verbesserung. Wird das Gehäuse steifer (also größere Wandstärke) ausgeführt, verschwindet das Problem, ohne das am APDL
Skript was geändert wird. Hat jemand einen Löschungsvorschlag, oder weiß zuminest wieso das passiert?
Danke für die Hilfe, Bengt
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smittytomcat Mitglied Naval Architect / Dipl.-Ing. Schiffbau, selbstständig
Beiträge: 1320 Registriert: 23.08.2005 ANSYS Bricscad Windows XP Prof 32 bit SP 3 Windoof 7 Prof 64 bit Dell Precision's Bleistift Radiergummi Dreieck Papier Dubbel etc. Taschenrechner den eigenen Kopf ...
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 11:47 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
Moin, na, bei der Benutzung von COMBIN39 und den LINk Elemenete scheinen aber noch einige Starrkörperschwingungen im Spiel zu sein. Ich würde mir mal bei den unteren Frequnzen über eine Animation des Schwingungsmodes etwas Klarhet verschaffen. Gruß Gerd Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
BengtBengtson Mitglied Maschinenwesen
Beiträge: 18 Registriert: 04.11.2011 Ansys Academic 12.1
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 12:43 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Moin Es stimmt, im unteren recht Teil des "schlecht" Bilds, sieht man eine Starrkörperbewegung der Combin14 Elemente. Wenn ich die Federsteifigkeit aber erhöhe, um die Eigenfrequenz der Federelemente zu erhöhen, hat das keinen Einfluss auf die berechneten Gehäuseeigenfrequenzen oder die Schwingformen. Ich meinte auch eher, dass es komisch ist, dass das restliche Gehäuse so "zerknittert" aussieht Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
smittytomcat Mitglied Naval Architect / Dipl.-Ing. Schiffbau, selbstständig
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 12:50 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
Moin, anscheinend wirkt die Starrkörperbewegung aber normal zur Ebene der erzeugten Federelemente. Und diese Bewegungsrichtung ebenso wie Drehungen des Gehäuses werden mit Deiner Anordnung von Federlementen nicht abgefangen. Wenn Du die Balkenelemente ansetzt, dann wird vermutlich die Biegesteifigkeit ihren Teil zur Verhinderung der Starrkörperbewegungen beitragen. Gerd
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BengtBengtson Mitglied Maschinenwesen
Beiträge: 18 Registriert: 04.11.2011 Ansys Academic 12.1
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 13:02 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Mhh es scheint wohl am Solver zu liegen. In der .err Datei steht: "The PCG Lanczos eigensolver has detected that element 48238 has zero mass. Please check the density material property (or alternative mass definition if appropriate) for this element." Wenn ich den Block Lanczos Solver verwende, treten keine Probleme auf. Allerdings ist der laut Ansys Hilfe schlecht geeignet bei sehr großen Modellen (das Getriebegehäuse, was zum Schluss berechnet werden soll, hat 1,1mio Elemente und 1,7mio Knoten)
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smittytomcat Mitglied Naval Architect / Dipl.-Ing. Schiffbau, selbstständig
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 13:20 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
Na, dann viel Erfolg - am Solver wird es wohl kaum liegen. Ich würde an Deiner Stelle mittels einer einfachen statischen Rechung (Kraft inx-, y- und z-Richtung) mal ausprobieren ob es Starrkörpermoden gibt. Vermutungen über die Eigenschaften des Solvers lenken eher vom System und den Randbedinguene ab. Und bevor Du hier so eine Fehlermeldung postest wäre es angebracht mal zu schauen um was für ein Element es sich handelt: Esel,s,, <El.No> <Ret> Elist,all <Ret> Gerd Edit: Beitrag ergänzt [Diese Nachricht wurde von smittytomcat am 31. Mrz. 2012 editiert.] [Diese Nachricht wurde von smittytomcat am 31. Mrz. 2012 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
BengtBengtson Mitglied Maschinenwesen
Beiträge: 18 Registriert: 04.11.2011 Ansys Academic 12.1
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 13:29 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Also bei dem Element 48238 handelt es sich um ein Combin14 Element. Die Eigenschaften sagen, dass es als Materialeigenschaften die gleichen Eigenschaften hat, wie die Solid187 Elemente mit denen das Gehäuse vernetzt ist. Also E-Modul, Dichte und Querkontraktionszahl. Das ist insofern interessant, als man das für ein Combin14 Element gar nicht angeben kann. Über die Material properties kann man laut Hilfe nur die Dämpfung beeinflussen. Da ich die aber nicht brauche, würde ich am liebsten gar keine Materialdefinition für die Federelemente haben...geht das? Statische Rechnung: Hab ich gemacht, aber ich hab noch nicht verstanden, was mir das über die Starrkörpermoden sagen soll. Kannst du mit das erklären? Ich hab trotzdem ein Bild angehangen. [Diese Nachricht wurde von BengtBengtson am 31. Mrz. 2012 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
smittytomcat Mitglied Naval Architect / Dipl.-Ing. Schiffbau, selbstständig
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 16:31 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
Moin, mit einer statischen Rechung bei der Du die Masse des Gehäuse mit Beschleunigungen beaufschlagst (ACELX , ACELY und z... - jeweils ein Lastfall) kannst Du sehen ob dein System bzw. die Steifigkeitsmatrix singulär ist, d.h. ob mit der Anordnung von Federelementen alle Starrkörperbewegungen und -drehungen abgefangen wurden. Wenn da irgend etwas nicht stimmt würdest es an einem Abbruch sehen oder an sehr großen Verformungen. Eine solche Rechnung mache ich vor jedem größerem Schwingungslauf wenn ich keine Starrkörperbewegungen haben will. Gruß Gerd P.S. ohne klug sch.. zu wollen - ist der Knoten an dem alle Federn eigentlich festgehalten (ux=uy=uz=0) , denn wie kannst sonst in der statischen Rechung nur dort eine Verschiebung stattfinden? [Diese Nachricht wurde von smittytomcat am 31. Mrz. 2012 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
ChristophN Mitglied Berechnungsingenieur
Beiträge: 773 Registriert: 13.12.2008
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 18:43 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
Was ist denn so schlimm an nicht unterbundenen Starrkörperbewegungen? Da bekommt man Nulleigenfrequenzen, das ist ja nicht weiter wild... Die seltsamen Ergebnisse kommen jedenfalls aus einer anderen Ecke. Hast du denn eine "mixed-u/p" Formulierung verwendet oder die "displacement-only"-Option? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
smittytomcat Mitglied Naval Architect / Dipl.-Ing. Schiffbau, selbstständig
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 19:38 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
An Starkörpermoden ist eigentlich nichts auszusetzen, nur in diesem Fall scheinen sie ja ein Index zu sein das das System nicht richtig gelagert ist - wie zu Anfang erwähnt : untere Eigenfrequenzen unterhalb von 10 Hz, obwohl 300 Hz erwartet werden. Ich kann mir nicht vorstellen das dies etwas mit einer Elementformulierung zu tun hat. Und woher bist Du Dir Deiner Meinung so sicher - please Fakten. Gruß Gerd Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
BengtBengtson Mitglied Maschinenwesen
Beiträge: 18 Registriert: 04.11.2011 Ansys Academic 12.1
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erstellt am: 31. Mrz. 2012 21:58 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Moin @ smittytomcat: obiges Bild ist wohl hinfällig, weil ich nicht genau wusste, wie du das meintest mit der Verschiebung. Ich habe es jetz so gemacht: - in jedem Lager den Mittelpunktsknoten komplett fixiert - jeweils eine Berechnung mit acel_x, acel_y und acel_z durchgeführt Bei allen drei Berechnungen waren die Verschiebungen null, oder nahezu null. Die Combin14 Elemente sind in den Lagerbohrungen übrigens nicht nur in einer Ebene angeordnet, sondern in zwei oder drei parallelen Ebenen, sodass auch Querkräfte aufgenommern werden können. @ ChristophN: ich habe bei der Vernetzung mit Solid187 Elementen Keyopt(6) auf dem default Wert, also Null, gelassen; also Displacement only. Wozu sind die anderen beiden Optionen gut, oder besser: wann benutzt man sie? Ich muss dazu sagen, dass ich mich noch nicht so lange mit Ansys beschäftige, und das was ich mache, habe ich mir selber beigebracht. An der Uni an der ich studiere wird keine Vorlesung oder Übung zu Ansys in der nötigen Tiefe angeboten. Deshalb erscheinen manche Fragen sicherlich etwas elementar. Das Eigenartige ist ja, dass mit genau dem gleichen Skript für die Zwangsbedingung, aber einem steiferen Getriebemodell, die Rechnung problemlos klappt. Ich denke daher, dass es wohl nicht an der Formulierung der Zwangsbedingung liegt, vielleicht aber an der Vernetzung des Gehäuses. Andererseits gibt es ja noch den "zero mass" Fehler bei einem Federelement.
[Diese Nachricht wurde von BengtBengtson am 31. Mrz. 2012 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
ChristophN Mitglied Berechnungsingenieur
Beiträge: 773 Registriert: 13.12.2008
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erstellt am: 01. Apr. 2012 12:51 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
Zitat: Original erstellt von smittytomcat: Ich kann mir nicht vorstellen das dies etwas mit einer Elementformulierung zu tun hat. Und woher bist Du Dir Deiner Meinung so sicher - please Fakten.
Sicher bin ich mir da natürlich nicht, das war nur ein Vorschlag. Je nach Art der Formulierung und Elementtyp können bei gemischten Ansätzen Nullenergiemoden auftreten, im zweiten Bild des ersten Beitrages sieht es so bisschen danach aus. Das kann zum einen an der mixed u/p-Formulierung liegen (hier ja nicht der Fall), zum anderen an reduzierter Integration (ist die eingeschalten?). Man verwendet diese Formulierungen insbesondere bei nahezu inkompressiblen Materialien (Gummi,...), da man sonst dort bei reiner Verschiebungsformulierung oder voller Integration Probleme bekommt. Ansonsten ist der Zero-Mass-Fehler natürlich auch bedenklich. Die COMBIN14-Elemente haben an sich keine Masse, man kann denen aber über das MASS21-Element eine geben, versuche das mal. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
BengtBengtson Mitglied Maschinenwesen
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erstellt am: 01. Apr. 2012 14:23 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Das bisheriger Modell, bei dem die Fehler auftreten, enthalten Mass21 Elemente in der Mitte der Bohrungen (Zentralknoten). Da man sie zur Formulierung von Zwangsbedingungen benötigt, die über die Verknüpfung von Freiheitsgraden erstellt werden ( Rigid Regions, CE, CP), habe ich sie der Einfachheit wegen, weiter verwendet. (da Sie nur eine sehr kleine Masse und sehr kleine Trägheitsmomente haben) Wenn ich die Mass21 Elemente bei Combin14 lösche, funktioniert die Rechnung fehlerfrei, die Eigenfrequenzen sind plausibel, und die Verformungen sehen in Ordnung aus. Zusammenfassung: - der "zero Mass" Fehler tritt bei der Verwendung von Mass21 Elementen und dem Lanczos PCG solver auf; Ergebnisse sind nicht plausibel - Rechnungen mit Mass21 Elementen und Block Lanczos Solver funktionieren und sind plausibel - Rechnungen ohne Mass21 Elemente und Lanczos PCG Solver funktionieren und sind plausibel Wieso die Fehler aber bei einem steiferen Gehäuse nicht auftreten, ist mir ein Rätsel. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Sundermeyer Mitglied Dipl.Ing. Schiffbau
Beiträge: 54 Registriert: 17.09.2005 ANSYS v14 Solid Edge Inventor Windows XP pro 64bit
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erstellt am: 05. Apr. 2012 12:40 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
Hallo miteinander der zero mass fehler könnte an dem Mass21 element liegen. Ich hatte schon mal probleme mit den Rotationfreiheitsgraden des elements. wenn Du bei den Mass21 Elementen die Massenträgheitsmomente eingeschaltet hast (siehe KEYOPT (3)), aber keine Massenträgheitsmomente zugeordnet werden, kann es zu Problemen führen ------------------ Gruß Jürgen Sundermeyer 26529 Rechtsupweg Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
SupaDupa Mitglied Rechenknecht
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erstellt am: 12. Apr. 2012 12:50 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
Hallo, die zusätzlichen Eigenmoden die bei Link180 und Combin14 auftreten, liegen doch bestimmt daran, dass diese entgegen z.B. bei Beam188, nur 3 Freiheitsgrade an den Knoten haben, statt z.B. 6. Dadurch sind die Rotationen nicht gekoppelt und weitere Moden möglich. Grüße Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
BengtBengtson Mitglied Maschinenwesen
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erstellt am: 12. Apr. 2012 22:02 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
@ Sundermeyer: die Trägheiten bei Mass21 sind Massenträgheiten für die x, y und z Richtung, und Ixx Iyy und Izz definiert...daran sollte es also nicht liegen @ SupaDupa: möglich, dass es daran liegt, wenn man auf einen Knoten der 3DOF hat (ein Ende vom Link), ein Mass21 Element mit 6DOF plaziert und dann die Modalanalyse startet Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
SupaDupa Mitglied Rechenknecht
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erstellt am: 13. Apr. 2012 15:22 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für BengtBengtson
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